En 1966, dos científicos de Caltech estaban rumiando sobre las implicaciones del dióxido de carbono delgado (CO ₂ ) Atmósfera marciana revelada por primera vez por Mariner IV, una nave espacial de la NASA construida y pilotada por el JPL. Teorizaron que Marte, con tal atmósfera, podría tener un depósito polar estable a largo plazo de CO ₂ hielo que, Sucesivamente, controlaría la presión atmosférica global.

Un nuevo estudio de Caltech sugiere que la teoría, desarrollado por el físico Robert B. Leighton (BS '41, MS '44, Doctor. 47) y el científico planetario Bruce C. Murray, de hecho, puede ser correcto.

El dióxido de carbono constituye más del 95 por ciento de la atmósfera de Marte, que tiene una presión superficial de sólo el 0,6 por ciento de la de la Tierra. Una predicción de la teoría de Leighton y Murray, con enormes implicaciones para el cambio climático en Marte, es que su presión atmosférica cambiaría de valor a medida que el planeta se bambolea sobre su eje durante su órbita alrededor del sol. exponer los polos a más o menos luz solar. Luz solar directa sobre el CO ₂ el hielo depositado en los polos conduce a su sublimación (la transición directa de un material de un estado sólido a un estado gaseoso). Leighton y Murray predijeron que, a medida que cambia la exposición a la luz solar, La presión atmosférica podría oscilar desde solo una cuarta parte de la atmósfera marciana actual hasta el doble de la actual durante ciclos de decenas de miles de años.

Ahora, un nuevo modelo de Peter Buhler, Doctor. del JPL, que Caltech gestiona para la NASA, y colegas de Caltech, JPL, y la Universidad de Colorado, proporciona evidencia clave para respaldar esto. El modelo fue descrito en un artículo publicado en la revista Astronomía de la naturaleza el 23 de diciembre.

El equipo exploró la existencia de una característica misteriosa en el polo sur de Marte:un depósito masivo de CO ₂ hielo y agua helada en estratos alternos, como las capas de un pastel, que se extienden a una profundidad de 1 kilómetro, con una fina capa de CO ₂ hielo en la parte superior. El depósito de torta de capas contiene tanto CO ₂ como en toda la atmósfera marciana de hoy.

En teoria, que las capas no deberían ser posibles porque el hielo de agua es más estable térmicamente y más oscuro que el CO ₂ hielo; CO ₂ hielo, los científicos creyeron durante mucho tiempo, se desestabilizaría rápidamente si estuviera enterrado bajo agua helada. Sin embargo, el nuevo modelo de Buhler y sus colegas muestra que el depósito podría haber evolucionado como resultado de la combinación de tres factores:1) la oblicuidad cambiante (o inclinación) de la rotación del planeta, 2) la diferencia en la forma en que el agua helada y el CO ₂ el hielo refleja la luz del sol, y 3) el aumento de la presión atmosférica que se produce cuando el CO ₂ el hielo sublima.

"Generalmente, cuando ejecutas un modelo, no espera que los resultados coincidan tan estrechamente con lo que observa. Pero el grosor de las capas, según lo determinado por el modelo, combina a la perfección con las mediciones de radar de los satélites en órbita, "dice Buhler.

Así es como se formó el depósito, los investigadores sugieren:cuando Marte se bamboleaba sobre su eje de rotación durante los últimos 510, 000 años, el polo sur recibió cantidades variables de luz solar, permitiendo CO ₂ se formaba hielo cuando los polos recibían menos luz solar y lo sublimaba cuando los polos estaban más soleados. Cuando CO ₂ hielo formado, pequeñas cantidades de hielo de agua quedaron atrapadas junto con el CO ₂ hielo. Cuando el CO ₂ sublimado el hielo de agua más estable quedó atrás y se consolidó en capas.

Pero las capas de agua no sellan totalmente el depósito. En lugar de, el sublimante CO ₂ eleva la presión atmosférica de Marte, y la capa de bizcocho con CO ₂ el hielo evoluciona en equilibrio con la atmósfera. Cuando la luz del sol comienza a declinar de nuevo, un nuevo CO ₂ se forma una capa de hielo sobre la capa de agua, y el ciclo se repite.

Debido a que los episodios de sublimación generalmente han ido disminuyendo en intensidad, algo de CO ₂ el hielo quedó atrás entre las capas de agua, por lo tanto, la alternancia de CO ₂ y agua helada. El CO más profundo (y por lo tanto más antiguo) ₂ capa formada 510, 000 años después del último período de luz solar polar extrema, cuando todo el CO ₂ sublimado en la atmósfera.

"Nuestra determinación de la historia de los grandes cambios de presión de Marte es fundamental para comprender la evolución del clima de Marte, incluyendo la historia de la estabilidad y habitabilidad del agua líquida cerca de la superficie de Marte, "Dice Buhler. Este trabajo fue parte del trabajo de tesis de Buhler en Caltech. Continuó la investigación en su rol actual como investigador postdoctoral en JPL. Sus coautores son sus ex asesores Andy Ingersoll y Bethany Ehlmann, ambos profesores de ciencia planetaria en Caltech; Sylvain Piqueux de JPL; y Paul Hayne de la Universidad de Colorado, Roca.

El estudio se titula "Coevolución de la atmósfera de Marte y el CO2 masivo del polo sur ₂ depósito de hielo ". Esta investigación fue financiada por la NASA.